Спускоподъемный комплекс буровой установки

Спускоподъемный комплекс буровой установки

3. Оборудование и инструменты для вращательного бурения.

3.1Оборудование и инструменты для спускоподъемных операций (СПО).

4.Схемы расположения наземных сооружений и оборудования.

Буровые установки.

 

Назначение, характеристики и классификация буровых установок.

Для выполнения операций технологии вращательного бурения требуются различные по функциональным назначениям машины, механизмы и оборудование.

Буровым комплексом, называется набор необходимых для бурения скважин машин, механизмов и оборудования, имеющих взаимосвязанные эксплуатационные функции и технические параметры.

Центральным звеном бурового комплекса является буровая установка.

Буровая установка или буровая — комплекс бурового оборудования и сооружений, смонтированный на точке бурения и обеспечивающий с помощью бурового инструмента самостоятельное выполнение технологических операций по строительству скважин.

Состав узлов буровой установки, их конструкция определяется назначением скважины, условиями и способом бурения.

Наиболее сложную группу наземного оборудования составляют буровые установки, которые подразделяются:

I. По назначению  БУ на три основные категории:

I. Установки для бурения эксплуатационных и глубоких разведочных скважин.

 II. Установки для бурения структурных и поисковых скважин.

III. Вспомогательные установки для испытания, освоения и капитального ремонта скважин.

Основные параметры буровых установок определяются конструкцией скважины.

 

Общие данные, характеризующие установки различных категорий. Таблица 1.

Параметры	Категория (назначение) установки
	I (для эксплуатаци- онного и глубо-кого разведочно-го бурения)	II (для структур-ного и поиско-вого бурения)
Номинальная грузоподъёмность на крюке, т	50 - 250	1 - 150
Мощность привода, квт	500 - 2400	15 - 360
Суммарная гидравлическая мощность насосной группы, квт	250 – 2400	2 - 350
Высота вышки, м	40 – 54	3 - 37
Диаметр бурильных труб, мм	89 – 168	50 – 89
Диаметр долота, мм	145 - 705	76 -161
Глубина бурения скважины, м	1600 - 8000	25 - 3000

Как видно из таблице, установки I категории отличаются от установок II категории большей грузоподъемностью на крюке, большей мощностью подъёмной и насосной группы, более высокими вышками и являются более громоздкими и тяжелыми. Поэтому они почти во всех своих типоразмерах монтируются на металлических основаниях и транспортируются либо крупными блоками, установленных на подкатных гусеничных или шиннопневматических тележках с помощью тяжеловозов и трактаров-тягачей, либо в виде агрегатов с помощью универсальных транспортных средств (сухопутных, водных и воздушных): грузовых автомобилей, прицепов большой грузоподъемности, тракторов, тележек, вертолетов и др.

Установка II категории, предназначенные для бурения геофизических, структурных и поисковых скважин, имеющих сравнительно меньшие глубины и диаметры, более компактные по габаритам и легкие по весу, что позволяет некоторые из них монтировать непосредственно на тракторах, грузовых автомобилях, на колесных или гусеничных прицепах.

Характеристики буровых установок

• Назначение буровой установки
• Грузоподъемность/глубина бурения
• Тип привода
• Способ бурения
• Тип шасси (для самоходных установок)

Классификация буровых установок

II. По виду работ:

• для эксплуатационных работ;
• для разведочных работ (Геологоразведочная буровая установка УГБ 50-А);
• для технических скважин.

III. По способу бурения делятся на установки:

• вращательного бурения;
• вращательно-ударного бурения;
• ударного бурения;
• ударно — вращательного бурения;

• инновационные

  вибрационного бурения;
• огнеструйного бурения;
• разрядно-импульсного бурения.

IV. По типу привода:

• электрические (AC/DC) буровые установки;
• электрогидравлические (БУ) буровые установки;
• дизельэлектрические буровые установки;
• дизельные буровые установки.

V. По технике передвижения:

• самоходные буровые установки (на автомобильной или тракторной базе);
• передвижные буровые (мобильных) установки;
• стационарные (кустовые) буровые установки.

VI. По вариантам дислокации:

• наземные;
• морские.

Буровые вышки

Вышка является ключевым узлом оборудования буровой установки и предназначена для выполнения следующих функций:

· проведения СПО с бурильными и обсадными трубами;

· поддержания бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой;

· размещения комплекта бурильных и утяжеленных бурильных труб (УБТ), извлеченных из скважины;

· размещения талевой системы и средств механизации СПО, в частности механизмов АСП, КМСП или платформы верхового рабочего, устройства экстренной эвакуации верхового рабочего, системы верхнего привода (СВП) и вспомогательного оборудования.

Буровые вышки классифицируются:

I. по конструкции:

1) мачтовые:

· А-образные,

· П-образные,

· 4-х опорные и с открытой передней гранью.

2) башенные.

 

Буровые лебедки являются основным механизмом спуско-подъемного комплекса буровой установки. Буровые лебедки предназначены для выполнения следующих операций технологического процесса строительства скважин:

• спуск и подъем буровых труб;
• спуск обсадных труб;
• подача инструмента на забой;
• передача вращения ротору при отсутствии индивидуального привода ротора;
• придание ускорения инструменту (ударному долоту, желонке и т.д.);

· аварийный подъем инструмента.

Талевая (полиспастовая) система или оснастка буровых установок предназначена для преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступательное (вертикальное) перемещение крюка, к которому крепится бурильная колонна, и уменьшения нагрузки на ветви каната.

В зависимости от типа буровой установки и глубины скважины применяют оснастку: 2х3, 3х4 (для БУ на глубину 1200-3000 м), 4х5, 5х6, 6x7(для БУ на глубину 3000-7000 м), где указана первая цифра – число шкивов талевого блока, а вторая – кронблока.

Талевая система

Талевая система состоит из:

1) кронблока - системы неподвижных роликов жестко закрепленные на верхней части вышки;

2) талевого блока - системы подвижных роликов со штропами или крюка -крюкоблок предназначены для ведения СПО, поддержания на весу колонны бурильных и обсадных труб и бурового инструмента в процессе бурения. В процессе бурения крюкоблок соединен с вертлюгом, а при выполнении СПО – с элеватором.

3) талевого каната.

Кронблок (рис. 4) устанавливается на верху вышки или мачты, их талевый блок подвешивается на талевом канате, а крюк - к нижней серьге талевого блока. Кронблок типа КБ имеет грузоподъемность от 12,5 до 500 т.

Рисунок 4 - Кронблок: а - исполнение I; б - исполнение II; 1 - ограждение; 2 - шкив; 3-опора; 4 - ось шкивов; 5 - кожух; 6 - подкронблочная рама.

Талевый блок — подвижная часть талевой системы - представляет собой канатный шкив, насаженный на роликоподшипниках на ось, неподвижно установленную в двух щеках. К нижней части щек подвешена серьга для соединения с крюком. Талевый блок типа БТ также имеет грузоподъемность от 12,5 до 500 т (рис. 5).

Рисунок 5 - Талевый блок: 1 - щека; 2 - боковой кожух; 3 - ось шкивов; 4 - подшипник; 5 - шкив; 6 -серьга.

Оснастка талевой системы

Оснастка талевой системы - это последовательность навивки каната на шкивы кронблока и талевого блока исключающая трение ветвей друг о друга. Оснастка определяется числом шкивов, находящихся в работе (рис. 7).

Если «мертвый» конец каната закрепляется на низ вышки, то поднимаемый груз распределяется на 2 z струн каната, если же «мертвый» конец закрепляется на подвижный блок, то груз распределяется на 2 z + 1 струн, где z - число подвижных шкивов талевого блока.

 

Рисунок 7 - Оснастка талевой системы: а - однострунная; б — двухструнная;

       в — трехструнная; г — четырехструнная; д – шестиструнная.

Роторы предназначены для вращения бурильного инструмента и поддержания колонны бурильных труб при бурении скважины.

Система верхнего привода (СВП) является принципиально новым типом механизмов буровых установок, обеспечивающим выполнение целого ряда технологических операций. Верхний привод представляет собой подвижный вращатель, оснащенный комплексом средств механизации СПО.

Система верхнего привода предназначена для быстрой и безаварийной проводки вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин при бурении. Верхний привод совмещает функции вертлюга и ротора, и оснащается комплексом устройств для работы с бурильными трубами при выполнении СПО.

Основные преимущества применения СВП:

· экономия времени в процессе наращивания труб при бурении;

· уменьшение вероятности прихватов бурового инструмента;

· расширение (проработка) ствола скважины при спуске и подъеме инструмента;

· повышение точности проводки скважин при направленном бурении;

· повышение безопасности буровой бригады;

· снижение вероятности выброса флюида из скважины через бурильную колонну;

· облегчение спуска обсадных труб в зонах осложнений за счет вращения и промывки;

· повышение качества керна.

Вертлюг – один из основных узлов механизма подачи бурового раствора, несет на себе наибольшую нагрузку в процессе бурения и от его надежности зависит безотказная работа всей буровой установки. Вертлюг обеспечивает подачу промывочной жидкости через буровой рукав от неподвижного стояка манифольда во вращающуюся колонну бурильных труб и поддержание вращающегося инструмента при бурении.

Буровые насосы предназначены для обеспечения:

· процесса промывки при пробуривании скважины,

· нагнетания в скважину бурового раствора с целью очистки забоя и ствола от выбуренной породы и выноса ее на поверхность, охлаждения долота;

· приведения в действие забойных двигателей гидравлического типа.

Различают насосы следующих конструкций – двухпоршневые насосы двойного действия и трехпоршневые насосы одностороннего действия.

Наиболее полно требованиям технологии бурения соответствуют трехпоршневые насосы одностороннего действия, которые обеспечивают наименьшую степень неравномерности давления на выходе и наименьший износ клапанов и штоков поршня в сравнении с двухпоршневыми насосами двухстороннего действия.

Циркуляционные системы

Система циркуляции бурового раствора (ЦС) представляет собой комплекс механизмов и оборудования, входящий в состав БУ и предназначена:

• для приготовления бурового раствора заданной плотности, состава и качества;
• для очистки бурового раствора от выбуренной породы;
• хранения запаса бурового раствора;
• дегазации бурового раствора (при необходимости);
• химической обработки бурового раствора;
• долива и подачи раствора в скважину;
• удаления шлама.

Комплекс ЦС включает следующее оборудование:

1) Блок очистки - для очистки промывочной жидкости – вибросито, пескоотделитель, илоотделитель, центрифугу и дегазатор, которые, имея различную степень очистки бурового раствора, позволяют подготовить шлам к утилизации.

Рис. 4.6. Схема циркуляции бурового раствора.

Затем буровой раствор вследствие разности давлений внутри бурильных труб и на забое скважины с большой скоростью выходит из насадок долота, очищая забой и долото от выбуренной породы. Оставшаяся часть энергии раствора затрачивается на подъём выбуренной породы и преодоление сопротивлений в затрубном кольцевом пространстве 8.

Поднятый на поверхность к устью 6 отработанный раствор проходит по растворопроводу 11 в блок очистки 12, где из него удаляются в амбар 15 частицы выбуренной породы и поступает в резервуары 13 с устройствами 16 для восстановления его параметров; и снова направляется в подпорные насосы.

Нагнетательная линия (манифольд) состоит из трубопровода высокого давления, по которому раствор подаётся от насоса 1 к стояку 2 и гибкому рукаву 3, соединяющему стояк 2 с вертлюгом 4. Манифольд оборудуется задвижками и контрольно – измерительной аппаратурой. Для работы в районах с холодным климатом предусматривается система обогрева трубопроводов.

 

Рисунок – Блок приготовления буровых растворов и спецжидкостей БПР-1: 1 – воронка смесителя переносная; 2 – щит электрооборудования; 3 – электронасосный агрегат; 4 – вакуумный гидравлический смеситель; 5 – шаровый циклонный диспергатор; 6 – механический перемешиватель; 7 – диспергатор; 8 – резервуар; 9 - рама

 

Спускоподъемный комплекс буровой установки

3. Оборудование и инструменты для вращательного бурения.

3.1Оборудование и инструменты для спускоподъемных операций (СПО).

4.Схемы расположения наземных сооружений и оборудования.

Буровые установки.